單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計：第5章中斷系統(tǒng)

1、第五章 中斷系統(tǒng)5.1 中斷的概念5.2 MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.3 中斷請求源和中斷標志位5.4 中斷控制5.5 響應(yīng)中斷請求的條件5.6 外部中斷的響應(yīng)時間5.7 外部中斷的觸發(fā)方式選擇5.8 中斷請求的撤消5.9 中斷服務(wù)程序的設(shè)計5.10 多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計 5.1 中斷的概念中斷處理中斷CPU執(zhí)行程序返回、繼續(xù)處理完該事件后，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作CPU暫時中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)子程序處理所發(fā)生的事件。中斷請求單片機外部或內(nèi)部發(fā)生某一事件，請求CPU立即去處理。執(zhí)行程序中斷處理（或中斷服務(wù)）對事件的整個處理過程，稱為中斷處理（或中斷服務(wù)）中斷系統(tǒng)：能夠?qū)崿F(xiàn)

2、中斷處理功能的部件中斷請求源：產(chǎn)生中斷的請求源中斷請求：中斷源向CPU提出的處理請求，(或稱為中斷申請) 5.2 MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 有5個中斷請求源，兩個中斷優(yōu)先級，可兩級嵌套。5.3 中斷請求源和中斷標志位外部中斷（2個）/INT0：外部中斷0請求，由P3.2腳輸入。通過IT0（TCON.0）來決定是低電平有效還是下跳變有效。一旦輸入信號有效，則向CPU申請中斷，并且建立IE0標志；/INT1：外部中斷1請求，由P3.3腳輸入。通過IT1（TCON.2）來決定是低電平有效還是下跳變有效。一旦輸入信號有效，則向CPU申請中斷，并且建立IE1標志；內(nèi)部中斷（3個）TF0：定時器T0溢出中

3、斷請求。當(dāng)定時器T0產(chǎn)生溢出時，定時器T0 中斷請求標志TF0置位，請求中斷處理。TF1：定時器T1溢出中斷請求。當(dāng)定時器T1產(chǎn)生溢出時，定時器T1 中斷請求標志TF1置位，請求中斷處理。RI或TI：串行中斷請求。當(dāng)接收或發(fā)送完一串行幀時，置位內(nèi)部串 行口中斷請求標志RI或TI，請求中斷。 中斷源中斷程序入口 外部中斷0（/INT0）0003H定時器/ 計數(shù)器0（T0）000BH外中斷1（/INT1）0013H定時器/ 計數(shù)器1（T1）001BH串行口0023HDescription of the companys sub contents定時器/計數(shù)器的控制寄存器TCON串行口控制寄存器SC

4、ON中斷標志位外部中斷定時器溢出中斷串行口中斷中斷標志位TCON 定時器/計數(shù)器的控制寄存器。 字節(jié)地址為88H。格式如下所示：（1）IT0 /INT0為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式 IT0=0，電平觸發(fā)方式；IT0=1，跳沿觸發(fā)方式。（2）IE0 /INT0中斷請求標志位。 IE0=0，無中斷請求；IE0=1，有中斷請求。（3）IT1 /INT1為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式。（4）IE1 /INT1中斷請求標志位。（5）TF0 T0溢出中斷請求標志位。 （6）TF1 T1溢出中斷請求標志位，功能和TF0類似。 TCON各標志位的功能 SCON 串行口控制寄存器。 字節(jié)地址為98H。格式如下

5、： SCON各標志位的功能：（1）TI 發(fā)送中斷請求標志位。 串口每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)，硬件自動置TI“1”。 必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對TI標志清“0”。（2）RI 接收中斷請求標志位。 串口接收完一個數(shù)據(jù)幀，硬件自動置RI“1” 。 必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對RI標志清“0”。5.4 中斷控制 IE總中斷控制位EA單個中斷控制位IP 兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套中斷允許寄存器中斷優(yōu)先級寄存器5.4.1 中斷允許寄存器IE CPU對中斷源的開放或屏蔽，由片內(nèi)的中斷允許寄存器IE控制。 字節(jié)地址為A8H，可位尋址。 格式如下：IE對中斷的控制分為兩級控制：（1）總中斷控制位EA（IE

6、.7位）: EA=0，所有中斷請求被屏蔽； EA=1，CPU開放總中斷控制。（2）單個中斷控制位 五個中斷源的中斷請求是否被允許，還要由IE 中的5個中斷請求允許控制位決定。IE中各位的功能如下：（1）EA：中斷允許總控制位 0：CPU屏蔽所有的中斷請求(CPU關(guān)中斷)； 1：CPU開放所有中斷(CPU開中斷)。（2）ES：串行口中斷允許位 0：禁止串行口中斷；1：允許串行口中斷。（3）ET1：定時器/計數(shù)器T1的溢出中斷允許位 0：禁止T1溢出中斷；1：允許T1溢出中斷。（4）EX1：外部中斷1中斷允許位 0：禁止外部中斷1中斷；1：允許外部中斷1中斷。（5）ET0：定時器/計數(shù)器T0的溢出

7、中斷允許位 0：禁止T0溢出中斷；1：允許T0溢出中斷。（6）EX0：外部中斷0中斷允許位。 0：禁止外部中斷0中斷；1：允許外部中斷0中斷。例 若允許片內(nèi)2個定時器/計數(shù)器中斷，禁止其它 中斷源的中斷請求。編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序。（1）用位操作指令來編寫如下程序段：CLR ES ；禁止串行口中斷 CLR EX1 ；禁止外部中斷1中斷CLR EX0；禁止外部中斷0中斷 SETB ET0 ；允許定時器/計數(shù)器T0中斷 SETB ET1 ；允許定時器/計數(shù)器T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷（2）用字節(jié)操作指令來編寫： MOV IE，#8AH 或者用： MOV 0A8H，#8AH ；A8H為

8、IE寄存器字節(jié)地址兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套。可歸納為下面兩條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷，反之則不能。（2）同級中斷不會被它的同級中斷源所中斷。5.4.2 中斷優(yōu)先級寄存器IP 中斷優(yōu)先級寄存器IP 字節(jié)地址為B8H 若CPU正在執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷， 則不能被任何中斷源所中斷。IP各個位的含義：（1）PS 串行口中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（2）PT1 定時器T1中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（3）PX1 外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（4）PT0 定時器T0中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級

9、中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（5）PX0 外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。MCS-51內(nèi)部有兩個不可尋址的“優(yōu)先級激活觸發(fā)器”： 一個用來指示某高優(yōu)先級中斷正在執(zhí)行，所有后來的中斷均被阻止。 另一個用來指示某低優(yōu)先級中斷正在執(zhí)行，所有同級中斷都被阻止，但不阻斷高優(yōu)先級的中斷請求。 在同時收到幾個同一優(yōu)先級的中斷請求時，優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷，取決于內(nèi)部的查詢順序。同級中斷內(nèi)部查詢順序： 中斷源 查詢順序外部中斷0 先T0溢出中斷外部中斷1T1溢出中斷串行口中斷 后例 設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個外中斷請求為高優(yōu)先 級，其它中斷請求為低優(yōu)先級。（1）用位操作指令 SET

10、B PX0 ；2個外中斷為高優(yōu)先級 SETB PX1 CLR PS ；串口為低優(yōu)先級中斷CLR PT0 ；2個定時器/計數(shù)器低優(yōu)先級中斷CLR PT1（2）用字節(jié)操作指令 MOV IP，#05H或：MOV 0B8H，#05H ；B8H為IP寄存器的字節(jié)地址5.5 響應(yīng)中斷請求的條件 一個中斷請求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件總允許位EA=1中斷允許位=1請求標志為=1 優(yōu)先級IE寄存器中的中斷總允許位EA=1該中斷源發(fā)出中斷請求，即該中斷源對應(yīng)的中斷請求標志為“1”該中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒有被屏蔽 無同級或更高級中斷正在被服務(wù)中斷響應(yīng)是有條件的，遇到下列三種情況之一時，中斷響應(yīng)被封鎖：

11、 （1）CPU正在處理同級的或更高優(yōu)先級的中斷。（2）所查詢的機器周期不是當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后一個機 器周期。只有當(dāng)前指令執(zhí)行完后，才能進行中斷響應(yīng)。（3）正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問IE或IP的指令。并且需 要再去執(zhí)行完一條指令，才能響應(yīng)新的中斷請求。 如果存在上述三種情況之一，CPU將丟棄中斷查詢結(jié)果， 不能對中斷進行響應(yīng)。5.6 外部中斷的響應(yīng)時間 外部中斷的最短的響應(yīng)時間為3個機器周期： （1）中斷請求標志位查詢占1個機器周期。 （2）子程序調(diào)用指令LCALL轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序 入口，需2個機器周期。 外部中斷響應(yīng)的最長的響應(yīng)時間為8個機器周期： （1）發(fā)生在CPU進行中斷標

12、志查詢時，剛好是開始執(zhí)行 RETI或訪問IE或IP的指令，需把當(dāng)前指令執(zhí)行完， 最長需2個機器周期。 （2）需再執(zhí)行一條指令，才能響應(yīng)中斷，按最長指令 （乘法或除法指令）來算，有4個機器周期。 （3）加上硬件子程序調(diào)用指令LCALL的執(zhí)行，需要 2個機器周期。 如果已在處理同級或更高級中斷，響應(yīng)時間無法計算。5.7 外部中斷的觸發(fā)方式選擇 兩種觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式和跳沿觸發(fā)方式5.7.1 電平觸發(fā)方式 CPU在每個機器周期采樣外部中斷輸入線的電平。 在中斷服務(wù)程序返回之前，外部中斷請求輸入必須撤消，否則CPU返回主程序后會重復(fù)響應(yīng)中斷。 適于外中斷以低電平輸入且中斷服務(wù)程序能清除外部中斷 請

13、求的情況。 5.7.2 跳沿觸發(fā)方式 連續(xù)兩次采樣； 一個機器周期采樣到外部中斷輸入為高；下一個機器周期采樣到外部中斷輸入為低；則置“1”中斷請求標志，直到CPU響應(yīng)此中斷時，該標志才清0。 輸入的負脈沖寬度至少保持1個機器周期。5.8 中斷請求的撤消硬件自動撤消清TF0或TF1硬件自動撤消軟硬件結(jié)合方法撤銷用軟件撤消定時器/計數(shù)器外部跳沿方式外部電平方式串行口電平方式外部中斷請求的撤消 除了標志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請求信號引腳從低電平強制改變?yōu)楦唠娖健?P1.0端作應(yīng)答線輸出一個負脈沖就可以使D觸發(fā)器置“1”，從而撤消了低電平的中斷請求信號。所需的負脈沖可增加如下兩條指令得

14、到： ANL P1，#0FEH ；P1.0為“0” ORL P1，#01H ；P1.0為“1” 電平方式的外部中斷請求信號的完全撤消，是通過軟硬件相結(jié)合的方法來實現(xiàn)的。串行口中斷請求的撤消 響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測試這兩個中斷標志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作。 串行口中斷請求的撤消只能用軟件清除： CLR TI ；清TI標志位 CLR RI ；清RI標志位5.9 中斷服務(wù)程序的設(shè)計一、初始化程序 （1）設(shè)置中斷允許控制寄存器IE。 （2）設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP。 （3）對外中斷源，設(shè)置電平觸發(fā)還是跳沿觸發(fā)。二、中斷服務(wù)程序 編寫中斷服務(wù)程序，

15、處理中斷請求。例 假設(shè)允許外部中斷0中斷，并設(shè)定它為高級中斷，其它 中斷源屏蔽，采用跳沿觸發(fā)方式。 在主程序中編寫如下初始化程序段： SETB EA ；CPU開中斷 SETB ET0 ；允許外中斷0產(chǎn)生中斷 SETB PX0 ；外中斷0為高級中斷 SETB IT0 ；外中斷0為跳沿觸發(fā)方式 常用的主程序結(jié)構(gòu)如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG （中斷入口地址） LJMP INT ORG 0100H MAIN： 主 程 序 INT： 中斷服務(wù)程序三、采用中斷時的主程序結(jié)構(gòu)四、中斷服務(wù)程序的流程INT：CLR EA；CPU關(guān)中斷PUSH PSW；現(xiàn)場保護PUSH ACC； SET

16、B EA；CPU開中斷 ；（中斷處理程序段） CLR EA；CPU關(guān)中斷POP ACC；現(xiàn)場恢復(fù)POP PSW SETB EA；CPU開中斷RETI；中斷返回，恢復(fù)斷點例 根據(jù)上圖的中斷服務(wù)程序流程，編出中斷服務(wù)程序。假設(shè)，現(xiàn)場保護只需將PSW和A的內(nèi)容壓入堆棧中保護。幾點說明：（1）現(xiàn)場保護僅涉及到PSW和A的內(nèi)容，如還有其它需保護的 內(nèi)容，只需要在相應(yīng)位置加幾條PUSH和POP指令即可。（2）“中斷處理程序段”，應(yīng)根據(jù)任務(wù)的具體要求來編寫。（3）如果本中斷服務(wù)程序不允許被其它的中斷所中斷。可將 “中斷處理程序段”前后的“SETB EA”和“CLR EA”兩條指令去掉。（4）中斷服務(wù)程序的最

17、后一條指令必須是返回指令RETI。例：利用定時器T0定時，在P1.0端輸出一方波，方波周期為20ms，已知晶振頻率為12MHZ。 ORG0000H AJMPMAIN ORGOOOBH AJMPINTT0MAIN：MOVTMOD，#01HMOVTL0，#0F0HMOVTH0，#0D8HMOVIE，#82H；CPU開中斷，T0開中斷SETBTR0；啟動T0HERE：SJMPHERE；循環(huán)等待RETINTT0：MOVTL0，#0F0HMOVTH0，#0D8HCPLP1.0RETI本例的中斷服務(wù)程序中沒有關(guān)中斷，也沒有保護現(xiàn)場，因為只有一個中斷源，且主程序中沒有需要保護的內(nèi)容；沒有CLR TF0，因為

18、進入中斷服務(wù)程序后，硬件可自動清0。例：已知某8051單片機采用6M晶振，現(xiàn)要求P1.0輸出一個5KHZ的方波，同時對外部輸入的脈沖信號進行計數(shù)，每當(dāng)計滿200時，使內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元60H內(nèi)容增1，當(dāng)增到100時停止計數(shù)，并使P1.3輸出高電平，定時器T1被設(shè)置為串行口的波特率發(fā)生器。分析：定時器T0設(shè)置為工作方式3，利用T0引腳作為外部脈沖計數(shù)輸入，用TL0計數(shù)，把TL0置初值256-200=56=38H由P1.0輸出5KHZ的方波，即每隔100us使P1.0的電平變化一次。用TH0作為8位定時，則初值為（256-50=206=0CEH）ORG2000HAJMPMAINORG000BHAJM

19、PINTTL0ORG001BHAJMPINTTH0MAIN:MOVTL0，#38H；賦計數(shù)初值MOVTH0，#0CE；賦定時初值MOVTL1，#BAND；根據(jù)波特率要求設(shè)定常數(shù)BANDMOVTH1，#BANDMOVTMOD，#27H；T1為方式2定時，T0為方式3計數(shù)MOVTCON，#55H；T0、T1均置外中斷邊沿觸發(fā)， ；啟動T0、T1工作 MOVIE，#9AH；開放CPU中斷，開放串口、T0、T1中斷MOV60H，#00；60H單元清0HERE：SJMPHERE；循環(huán)等待INTTLO：MOVTL0，#38H；重賦初值INC60HMOVA，60HCJNEA，#100，LPSETBP1.3CLRA9HCLRTR0LP:RETIINTTH0:MOVTH0,#0CEH；重賦初值CPLP1.0RETI5.10 多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計 8051單片機有兩個外部中斷請